枝を増やすと全体の電流が増える現象をつかもう

同じ電源へ抵抗をもう一つ並列につなぐと、全体の電流は増えます。「抵抗という部品が増えたのに、全体の抵抗は小さくなる」という、一見不思議な現象を通り道の数から理解します。

このレッスンの役割

「並列回路の合成抵抗」の第1段階です。前の直列回路では流れにくさが順に加わりました。今回は一枝と二枝を同じ電圧で比べ、並列では電流の道が増えることを捉えます。次へ、各枝の共通電圧と枝電流の和を渡します。

6.0 Vに20 Ω一個なら電流は0.30 Aです。同じ20 Ωをもう一つ並列につなぐと、各枝に0.30 Aが流れ、電源から出る全体電流は0.60 Aになります。

R＝V÷Iで回路全体を見ると、R合＝6.0÷0.60＝10 Ωです。一個の20 Ωより小さくなりました。10 Ωの部品を追加したわけではなく、外から見て同じ0.60 Aが流れる一個の抵抗へ置き換えた値です。

並列回路では電流が二つの道へ分かれます。一つの通路が混んでいても、別の通路を通れるため、回路全体としては電流を通しやすくなります。同じ電圧で全体電流が増えるので、V÷Iで表す合成抵抗は小さくなります。

直列は同じ電流が二つの抵抗を順番に通るためR合が増えます。並列は各枝を別々に通れるためR合が減ります。部品の個数ではなく、通り道の形を見ます。

12 Vで一枝の電流が0.40 A、別の枝が0.20 Aなら、全体電流は0.60 A、R合＝12÷0.60＝20 Ωです。各枝の抵抗は30 Ωと60 Ωなので、20 Ωは小さい方の30 Ωよりも小さくなります。

「30＋60＝90 Ω」は直列の規則を使った誤りです。「電流が分かれるから全体電流は小さくなる」も、枝の一方だけを見ています。電源から出た全体電流は枝電流の和です。

確認1：同じ電圧で並列の枝を増やすと全体電流はどうなりますか？

通り道が増えるため、全体電流は大きくなります。

確認2：並列の合成抵抗は、最も小さい枝抵抗と比べてどうなりますか？

最も小さい枝抵抗よりもさらに小さくなります。

確認3：抵抗部品が増えたのに合成抵抗が小さくなるのはなぜですか？

抵抗を順番につなぐのではなく、電流が通れる別の道を増やしたため、回路全体が流れやすくなるからです。

並列では枝が増えるほど同じ電圧で全体電流が増え、合成抵抗が小さくなります。次は各枝の電圧と電流を測り、この現象の数量関係を確かめます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。